[發明專利]磁隧道結、存儲單元以及磁隨機存儲器有效

申請號：	202010122680.X	申請日：	2020-02-27
公開（公告）號：	CN111341907B	公開（公告）日：	2022-03-15
發明（設計）人：	林曉陽;李燊;尉國棟;趙巍勝	申請（專利權）人：	北京航空航天大學
主分類號：	H01L43/02	分類號：	H01L43/02;H01L43/08
代理公司：	北京三友知識產權代理有限公司 11127	代理人：	趙平;周永君
地址：	100191***	國省代碼：	北京;11
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摘要：
搜索關鍵詞：	隧道存儲單元以及隨機存儲器
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【說明書】：

本發明提供一種磁隧道結、存儲單元以及磁隨機存儲器，在原先基于自旋轉移矩電流的磁隧道結基礎上外加一層自由層相變的調節層(相變層)。在具體器件中，通過外加光照，驅動相變層的相變，進而調控自由層的各向異性場，最終實現自旋電子器件性能的調控。當外加光照時，相變材料(如二氧化釩VO₂)會發生相變，產生電阻的變化。可以通過光源控制，調控調節層受到的光照強度，進而保證該層電阻在所需范圍之內，改善器件的性能。

技術領域

本發明涉及磁隨機存儲器技術領域，更具體的，涉及一種磁隧道結、存儲單元以及磁隨機存儲器。

背景技術

自旋電子學主要研究電子的自旋自由度的特性及其操控方法，通過產生、調控、輸運和檢測自旋流實現新一代的電子器件。經過多年的發展，自旋電子器件已吸引科學界和工業界的廣泛興趣，并在多個領域有重要應用。

在自旋電子學研究領域中，基于磁性隧道結的材料及其物理效應的研究一直是研究人員關注的內容。一個磁性隧道結的核心結構是由兩層鐵磁材料中間夾著一層絕緣體構成類似于三明治結構的納米多層膜。而中間層則為具有高電阻的隧穿層，隧穿層的作用可以用量子隧穿效應解釋。量子力學中，導體或半導體之間插入絕緣層可以形成有較高能量的勢壘，但能量較低的電子仍有一定幾率穿過勢壘，從一側到達另一側，該現象稱為量子隧穿效應，這里的絕緣層也被稱為隧穿層。電子的隧穿幾率與隧穿層的電阻大小有關，而隧穿幾率的大小會直接影響自旋電子器件的性能。

由有著垂直各向異性的鐵磁層組成的磁隧道結在實現高密度非易失性的存儲與邏輯方面有著極大的前景。最近的研究也已經表明通過電流引入的磁隧道結翻轉有著高速和低功耗的優點。盡管有很大的技術突破，要想基于磁隧道結實現高密度的磁存儲器，還存在著兩個重要的問題亟待解決：1.磁性納米結的熱穩定性需要提升，要想在高密度的磁存儲器中存儲信息超過10年，由磁各向異性能EM與熱能Kt的比值而定義的熱穩定性參數應超過60；2.翻轉電流密度需要減小。盡管過去幾年做出了很大進展，對于電流引入磁翻轉來說，仍需要幾兆安每平方厘米左右的電流密度來使磁隧道結翻轉，這樣造成的磁隧道結溫度升高會產生諸多問題。

發明內容

為了解決上述不足，本發明提供一種磁隧道結、存儲單元以及磁隨機存儲器。

本發明一個方面實施例提供一種磁隧道結，包括：

鐵磁自由層；

鐵磁參考層，位于所述鐵磁自由層的一側；

隧穿層，結合在所述鐵磁自由層和所述鐵磁參考層相互靠近一側的表面；以及

相變層，位于所述鐵磁自由層遠離所述鐵磁參考層一側的表面，所述相變層的電阻能夠根據光照強度變化。

在某些實施例中，還包括：

第一電極層，位于所述相變層遠離所述鐵磁自由層的一側表面；

第二電極層，位于所述鐵磁參考層遠離所述鐵磁自由層的一側表面；其中，

所述第一電極層和/或所述第二電極層的材料為光學透明的導電材料。

在某些實施例中，所述光學透明的導電材料包括：ITO。